JP2008219348A - Manufacturing method of piezoelectric device, and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電デバイスの製造方法、およびその製造方法を用いて製造された圧電デバイスに係り、特に発振回路基板と、この発振回路基板に接続された圧電振動子を積層配置する構成とした圧電デバイスの製造方法およびその製造方法を用いて製造される圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device manufacturing method and a piezoelectric device manufactured using the manufacturing method, and more particularly, a piezoelectric device having a configuration in which an oscillation circuit board and a piezoelectric vibrator connected to the oscillation circuit board are stacked. The present invention relates to a device manufacturing method and a piezoelectric device manufactured using the manufacturing method.
小型化、および製造過程における不良発生時における無駄の解消を目的とした圧電デバイスとして、特許文献1に開示されているような構造を有するものが知られている。具体的には、図7に示すように、IC2と、このIC2を実装するための配線基板3、および接続部材4を介して前記配線基板3に実装される圧電振動子5とを有することを基本とするものである。
A piezoelectric device having a structure as disclosed in Patent Document 1 is known as a piezoelectric device aiming at miniaturization and elimination of waste when a defect occurs in the manufacturing process. Specifically, as shown in FIG. 7, it has an
このような構成の圧電デバイス1によれば、圧電振動子5と、これを制御するIC2とを厚み方向に重ねる構成としているため、圧電デバイス1全体としてのダイサイズを縮小することができる。また、圧電振動子5は圧電振動片がパッケージに収容された状態のものを使用する。このため、IC2と圧電振動子5の双方について、個別に製品としての良否判定を行うことができ、各検査工程において不良品が生じた場合には、個別に廃棄処理することが可能となる。よって、IC2と圧電振動子5の一括処分といった無駄を無くすことが可能となる。
上記のような構造を採用した圧電デバイスには種々の利点が期待される。ところが、上記のような構造を採用するためには、配線基板と圧電振動子とを接続部材を介して電気的、機械的に接続する必要がある。このような用途に用いられる一般的な接続部材としては、ハンダボールが知られている。推奨されるハンダボールのサイズは、デバイスのサイズ、実装される電子部品の密度等を考慮して定められるが、近年、デバイスの小型化傾向は著しく、使用するハンダボールのサイズも極めて小さなものとせざるを得ないという事情がある。 Various advantages are expected for the piezoelectric device adopting the above structure. However, in order to employ the structure as described above, it is necessary to electrically and mechanically connect the wiring board and the piezoelectric vibrator via a connecting member. A solder ball is known as a general connection member used for such applications. The recommended solder ball size is determined in consideration of the size of the device, the density of electronic components to be mounted, etc. In recent years, the trend toward miniaturization of devices has been remarkable, and the size of solder balls to be used should be extremely small. There is an unavoidable situation.
ここで、微小サイズのハンダボールには、主流として流通しているサイズのハンダボールに比べて値段が高く、取扱い性が悪いという問題がある。すなわち、吸着パッドやエアピンセット等を用いてハンダボールを配線基板上の所定位置に配置する工程であっても、ハンダボールのサイズに対する移動距離の割合が大きくなる分、高精度な位置決めが困難となるのである。また、ディスペンサを用いてハンダボールの頂点部に接合用ハンダや導電性接着剤等の導電性ペーストを塗布する場合であっても、微小サイズのハンダボールの頂点部に塗布することは非常に困難となるのである。そして、ハンダボールの配置誤差や、導電性ペーストの塗布位置の誤差が大きくなると、配線基板に対する圧電振動子の接合不良や機械的強度の劣化に繋がることとなる。 Here, the solder balls of a minute size have a problem that the price is higher than that of the solder balls circulated as the mainstream, and the handleability is poor. That is, even in the process of placing the solder ball at a predetermined position on the wiring board using a suction pad, air tweezers, etc., it is difficult to position with high accuracy because the ratio of the moving distance to the size of the solder ball increases. It becomes. Also, even when conductive paste such as bonding solder or conductive adhesive is applied to the top of the solder ball using a dispenser, it is very difficult to apply to the top of the small solder ball. It becomes. If the solder ball placement error or the conductive paste application position error becomes large, it will lead to poor bonding of the piezoelectric vibrator to the wiring board and deterioration of mechanical strength.
よって、本発明では、使用する接続部材の取扱い性の向上、および使用する接続部材の低コスト化を実現することのできる圧電デバイスの製造方法、およびこの製造方法を用いて製造される圧電デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, a piezoelectric device manufacturing method capable of improving the handleability of the connecting member to be used and reducing the cost of the connecting member to be used, and a piezoelectric device manufactured using this manufacturing method are provided. The purpose is to provide.
上記目的を達成するための本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、電子部品を実装した配線基板と圧電振動子とを備え、前記配線基板における前記電子部品を実装した面に設けられた接続端子と、前記圧電振動子の外部端子とを接続部材を用いて積層配置する圧電デバイスの製造方法であって、複数の配線基板構成領域から成るシート状基板に対し、複数の前記配線基板構成領域を跨ぐ範囲に前記接続端子を形成する工程と、前記接続部材を複数の前記配線基板構成領域を跨ぐ点に配置する工程と、前記接続部材を配置した後に、前記シート状基板を個片の前記配線基板に分割する工程とを有することを特徴とする。このような方法により圧電デバイスを製造することによれば、1つの接続部に使用する接続部材を、1/2乃至1/4とすることができる。よって、圧電デバイスに使用する接続部材の総数を減らすことができ、低コスト化を実現することができる。また、接続部材が小さく取り扱い性が悪い場合、複数の接続端子に対して単一の接続部材を配置し、これを分割して使用することにより、分割前の状態の接続部材としては、デバイスのサイズに比して大きなものを使用することができる。よって、接続部材の取扱い性の向上を図ることができる。 In order to achieve the above object, a piezoelectric device manufacturing method according to the present invention includes a wiring board on which electronic components are mounted and a piezoelectric vibrator, and a connection terminal provided on a surface of the wiring board on which the electronic components are mounted. And a piezoelectric device manufacturing method in which an external terminal of the piezoelectric vibrator is laminated using a connecting member, and a plurality of wiring board constituent areas are formed on a sheet-like board composed of a plurality of wiring board constituent areas. A step of forming the connection terminal in a straddling range; a step of disposing the connection member at a point straddling a plurality of the wiring substrate configuration regions; and after disposing the connection member, the sheet-like substrate is separated into pieces of the wiring And a step of dividing the substrate. By manufacturing a piezoelectric device by such a method, the connection member used for one connection part can be set to 1/2 to 1/4. Therefore, the total number of connection members used in the piezoelectric device can be reduced, and cost reduction can be realized. In addition, when the connection member is small and handling is poor, a single connection member is arranged for a plurality of connection terminals, and this is divided and used, so that the connection member in a state before division can be Larger than the size can be used. Therefore, the handling property of the connection member can be improved.
また、上記のような特徴を有する圧電デバイスの製造方法では、前記接続部材を金属ボールとし、前記シート状基板を分割する前に、前記金属ボールの上面に水平面を形成する工程を入れるようにすると良い。ハンダボール等の金属ボールは一般に流通しており、これを使用することにより接続部材単体としての低コスト化を図ることができる。また、接続部材を金属ボールとした際に、金属ボールの上面に水平面を形成することによれば、圧電振動子の接合状態の安定化、および導電性ペーストの塗布状態の安定化を図ることができる。さらに、水平面を形成するために金属ボールの上部を切削、プレス等することで、圧電デバイスの低背化を図ることも可能となる。また、水平面の形成を、シート状基板を分割する前に行うことにより、当該加工を一括して行うことが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。 Further, in the method for manufacturing a piezoelectric device having the above-described characteristics, the connection member is a metal ball, and before the sheet-like substrate is divided, a step of forming a horizontal plane on the upper surface of the metal ball is included. good. Metal balls such as solder balls are generally distributed, and by using them, the cost of the connecting member alone can be reduced. Further, when the connecting member is a metal ball, by forming a horizontal plane on the upper surface of the metal ball, it is possible to stabilize the bonding state of the piezoelectric vibrator and stabilize the application state of the conductive paste. it can. Furthermore, it is possible to reduce the height of the piezoelectric device by cutting or pressing the upper part of the metal ball to form a horizontal plane. Further, by forming the horizontal plane before dividing the sheet-like substrate, the processing can be performed in a lump, and the production efficiency can be improved.
また、上記のような特徴を有する圧電デバイスの製造方法では、前記シート状基板を分割した後に、前記圧電振動子を前記接続部材に接合する工程を入れるようにすると良い。圧電振動子を接続部材に接合する前に、シート状基板を個片の基板、すなわち配線基板に分割することによれば、配線基板のダイサイズを、圧電振動子のダイサイズよりも小さくすることが可能となる。これにより、樹脂による被覆工程を有する場合には、配線基板、および接続部材を樹脂により完全に被覆することが可能となる。 In the method for manufacturing a piezoelectric device having the above-described characteristics, it is preferable to include a step of joining the piezoelectric vibrator to the connection member after dividing the sheet-like substrate. Prior to joining the piezoelectric vibrator to the connection member, the die size of the wiring board can be made smaller than the die size of the piezoelectric vibrator by dividing the sheet-like board into individual boards, that is, wiring boards. Is possible. Thereby, when it has the coating | coated process with resin, it becomes possible to coat | cover a wiring board and a connection member completely with resin.
さらに、上記のような特徴を有する圧電デバイスの製造方法では、前記接続部材に前記圧電振動子を接合した後に、前記配線基板と前記圧電振動子とを樹脂を用いて一体に被覆する工程を入れることが望ましい。配線基板を樹脂により被覆することで、電気的接続部分が露出することが無くなり、湿度等の影響を受けて電気的抵抗が変わり、発振周波数にズレが生ずるといったことが無くなる。また、圧電振動子と配線基板とを一体に被覆することにより、両者の接合状態を強固に保つことが可能となる。さらに、接続部材も外部に露出することが無くなり、周囲環境の変化が振動特性に与える影響を少なくすることができる。 Furthermore, in the method for manufacturing a piezoelectric device having the above-described characteristics, a step of integrally covering the wiring substrate and the piezoelectric vibrator with a resin after joining the piezoelectric vibrator to the connection member is added. It is desirable. By covering the wiring board with the resin, the electrical connection portion is not exposed, the electrical resistance is changed under the influence of humidity or the like, and the oscillation frequency is not shifted. Further, by integrally covering the piezoelectric vibrator and the wiring board, it is possible to keep the bonding state between them firmly. Furthermore, the connection member is not exposed to the outside, and the influence of changes in the surrounding environment on the vibration characteristics can be reduced.
また、上記のような製造方法を用いて製造される本発明に係る圧電デバイスは、電子部品を実装した配線基板と圧電振動子とを備え、前記配線基板における前記電子部品を実装した面に設けられた接続端子と、前記圧電振動子における外部端子とを接続部材を用いて積層配置する圧電デバイスであって、前記接続部材は金属ボールを垂直方向に複数分割した分割片としたことを特徴とする。このような構成の圧電デバイスであれば、1つの金属ボールから複数の接続部材を採ることができ、接続部材単体あたりのコストを低減することができる。また、分割前の金属ボールとしては、デバイスサイズに比して大きなものを使用することができ、取扱い性が向上する。 Moreover, the piezoelectric device according to the present invention manufactured using the manufacturing method as described above includes a wiring board on which electronic components are mounted and a piezoelectric vibrator, and is provided on a surface of the wiring board on which the electronic components are mounted. A piezoelectric device in which a connecting member and an external terminal of the piezoelectric vibrator are stacked using a connecting member, wherein the connecting member is a piece obtained by dividing a metal ball into a plurality of pieces in the vertical direction. To do. With the piezoelectric device having such a configuration, a plurality of connection members can be taken from one metal ball, and the cost per connection member can be reduced. Moreover, as a metal ball before a division | segmentation, a thing large compared with a device size can be used, and handleability improves.
また、上記特徴を有する圧電デバイスでは、前記分割片の上面に水平面を形成すると良い。水平面を形成することにより、圧電振動子の接合状態の安定化、および導電性ペーストの塗布状態の安定化を図ることができる。 In the piezoelectric device having the above characteristics, a horizontal plane is preferably formed on the upper surface of the divided piece. By forming the horizontal plane, it is possible to stabilize the bonding state of the piezoelectric vibrator and stabilize the application state of the conductive paste.
また、上記特徴を有する圧電デバイスでは、前記配線基板のダイサイズを、前記圧電振動子のダイサイズよりも小さくし、前記圧電振動子と前記配線基板とを樹脂を用いて一体に被覆することが望ましい。このような構成とすることにより、配線基板や接続部材が外部雰囲気に晒されることが無くなり、周囲環境が振動特性に与える影響を低減させることができる。 Further, in the piezoelectric device having the above characteristics, the die size of the wiring board is made smaller than the die size of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator and the wiring board are integrally covered with a resin. desirable. With such a configuration, the wiring board and the connection member are not exposed to the external atmosphere, and the influence of the surrounding environment on the vibration characteristics can be reduced.
さらに、上記特徴を有する圧電デバイスでは、前記圧電振動子のマーキング部分を前記樹脂から露出させるようにすると良い。このような構成とすることにより、圧電振動子の周波数や製造ロット等の仕様を示す指標を目視することが可能となる。 Furthermore, in the piezoelectric device having the above characteristics, the marking portion of the piezoelectric vibrator is preferably exposed from the resin. By adopting such a configuration, it is possible to visually check an index indicating specifications such as a frequency and a manufacturing lot of the piezoelectric vibrator.
以下、本発明の圧電デバイスの製造方法、および圧電デバイスに係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態については、圧電デバイスとして圧電発振器を例に挙げて説明することとする。 Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a piezoelectric device according to the present invention and a piezoelectric device will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a piezoelectric oscillator will be described as an example of a piezoelectric device.
まず、図1、図2を参照して本発明の圧電デバイスの製造方法により製造される圧電デバイスの構造について、圧電発振器10を例に挙げて説明する。なお、図1は圧電発振器の正面断面を示す概略図であり、図2は図1におけるA−A断面を示す概略図である。
First, the structure of a piezoelectric device manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2, taking a
本実施形態の圧電発振器10は、圧電振動子20と電子部品としての集積回路(IC)48、および前記IC48を実装する配線基板40とを有することを基本とし、圧電振動子20とIC48、および配線基板40がそれぞれ厚さ方向に重ねて配置されている。
The
前記圧電振動子20は、圧電基板に励振電極、引出し電極などの電極を形成した振動素子である圧電振動片28と、この圧電振動片28を収容するパッケージ26とを基本として構成されている。圧電振動片28の圧電基板の構成部材としては、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等、種々の圧電材料を挙げることができるが、温度特性等の観点からは、水晶により構成されたものが優れているとされている。また、水晶材料を用いた圧電振動片28の具体的事例としては、ATカット圧電振動片、BTカット圧電振動片、音叉型圧電振動片、SAW素子片等を挙げることができる。また、前記パッケージ26は、上記圧電振動片28を実装するためのパッケージベース22と、このパッケージベース22の上部開口部を封止するための蓋体であるリッド24とを基本として構成される。
The
パッケージベース22は、絶縁材料、例えば酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層し、これを焼結して構成される。このようにして構成されるパッケージベース22の場合、図1に示す形態のパッケージベース22を製造するには少なくとも、底板を構成する基板と、側壁を構成する基板といった2つの基板が必要とされる。本実施形態のパッケージベース22の場合、底板を構成する基板の一方の面に、前記圧電振動片28を実装するための端子(不図示)が備えられ、他方の面すなわちパッケージベース22の底面には外部端子32が備えられている。そして、外部端子32のうちの少なくとも2つは、ビアホール(不図示)を介して前記一方の面に形成された端子と電気的に接続される。
The
リッド24は、上述したパッケージベース22と熱膨張率が近い合金、例えばコバール等を母材として構成され、図示しないシームリング等のロウ材を介してパッケージベース22の上端面に接合される。
The
上記のような構成のパッケージベース22に対し、圧電振動片28は導電性接着剤30を介して実装される。実装工程の概略としては、次のようなものである。すなわち、パッケージベース22のキャビティ内に配された端子上に導電性接着剤30を塗布し、塗布した導電性接着剤30の上部に圧電振動片28の入出力電極(不図示)が位置するように圧電振動片28を搭載する。そして、圧電振動片28の搭載終了後、パッケージベース22の上部開口部をリッド24で封止する。なお、パッケージ26のキャビティ内部は、真空引きされていることが望ましい。温度変化等が振動特性に与える影響を低減することができるからである。
The piezoelectric vibrating
前記配線基板40の一方の面には、圧電振動子20とIC48、IC48と外部端子32とを電気的に接続するための金属パターン(不図示)が施されている。また、当該配線基板40の他方の面(底面)には、圧電発振器10を電子機器の基板(不図示)等に実装するための実装用外部端子44が備えられている。なお、配線基板40の他方の面には、必要に応じて、IC48の特性検査やIC48内部のメモリへの情報の書き込み(特性調整)を行うための調整端子(不図示)を設けるようにしても良い。
One surface of the
配線基板40の一方の面には、レジスト等の絶縁性コーティング材により構成された被膜46が形成されており、配線基板40の表面にはIC48と金属ワイヤ50を介して電気的に接続されるボンディングパッド43(図2参照)、詳細を後述する接続部材52を配置するための接続パッド42のみが晒される構成としている。なお、前記ボンディングパッド43と実装用外部端子44とは、電気的に接続されている。また、前記IC48としては、発振回路としての機能の他、周波数−温度特性を補償する機能等を持たせるようにしても良い。なお、本発明でいう電子部品は、ICに限らず、抵抗やコンデンサ等により構成されるものであっても良い。
A
本実施形態のIC48は、上述した配線基板40の一方の面における中央付近に、能動面を上側にして搭載される。IC48の搭載には、非導電性の接着剤や、接着シート等の接着部材(不図示)を用いることが望ましい。また、IC48と配線基板40との実装は、金属ワイヤ50を介するワイヤボンディングによって成される。本実施形態の圧電発振器10を製造する上でのワイヤボンディングは、配線基板40側に配置されたボンディングパッド43に対してボンディングを行う第1ボンディング工程の後、IC48の能動面に配置されたパッド48a(図2参照)に対するボンディングを行う第2ボンディング工程を有する、いわゆる逆ボンディングによる工法が望ましい。このような順番でボンディングを行うことにより、配線基板40側のボンディングパッド43とIC48側のパッド48aとの間の直線距離が短い場合であっても、ボンディングが可能となるからである。また、このようなボンディング工法であれば、IC48側のパッド48aの上方に形成される金属ワイヤ50のループ高さを抑えることが可能となる。
The
前記圧電振動子20は、接続パッド42に配置された接続部材52を介して前記IC48の上方にて前記配線基板40に実装される。接続部材52は、配線基板40に配置された接続パッド42と圧電振動子20におけるパッケージ26の外部に配置された外部端子32とを電気的および機械的に接続する。
The
ここで、本実施形態では、接続部材52として垂直方向に1/4にカットしたハンダボールを使用する。このため、圧電発振器10の製造のために用いるハンダボールの総数を低減することができ、製造コストを削減することができる。
Here, in the present embodiment, a solder ball that is cut to ¼ in the vertical direction is used as the connecting
接続部材として使用されるハンダボールのサイズは、製造されるデバイスのサイズに応じて定められ、本実施形態のように、3.2×2.5mmといった程度のサイズの圧電発振器10では、使用するハンダボールのサイズも微小となる。本実施形態に係る圧電発振器10では、1つの接続パッド42あたりに使用される接続部材52は、ハンダボールの1/4となることより、使用するハンダボール総数を減らすことができ、コストを下げることができる。また、ハンダボールの取扱い性を向上するために、同サイズのデバイスに使用するハンダボールに比べて大きなサイズのものを使用することができる。なお、ハンダボールの直径を2倍程度とした場合であっても、1つの接続パッド42に配置される接続部材52は、ハンダボールの1/4であることより、その占有する面積は従来と変わらないものとなる。
The size of the solder ball used as the connecting member is determined according to the size of the device to be manufactured, and is used in the
また、本実施形態に係る圧電発振器10では、接続部材52として備えられたハンダボールを水平方向にカットし、接続部材52の上面に平坦面を形成している。接続部材52の上面に平坦面を形成することにより、搭載する圧電振動子の安定化を図ることができる。また、ハンダボールを水平方向にカットすることにより、直径の大きなハンダボールを使用した場合であっても、従来と変わらない、あるいは従来よりも薄い厚みのデバイスを構成することができる。
Further, in the
なお、使用するハンダボールの構成としては、次のような構成のものが望ましい。すなわち、融点の高い部材を核として、融点の低い導電性部材をコーティングした、2種以上の融点の異なる部材から構成されるものである。具体的には、銅や高融点の樹脂等を球形の核とし、この周囲にハンダをコーティングしたものである。このような構成の接続部材52を用いることによれば、核の周囲にコーティングされたハンダにて電気的接続を行いつつ、核により支持対象物(本実施形態では圧電振動子20)の支持高さを定めることができる。なお、本実施形態では、ハンダボールをカットして使用することより、核を構成する部材としては、銅などの導電性部材を採用することが望ましい。このような構成であれば、カット面においても、電気的導通の安定化を図ることができるからである。また、本実施形態では、接続部材52としてハンダを例に挙げて説明しているが、これに準じた低融点の導電性部材であれば、適宜変更することは可能である。また当然に、核を備えない一般的なハンダボールを、接続部材52に採用しても良い。
In addition, as a structure of the solder ball to be used, the following structure is desirable. That is, it is composed of two or more kinds of members having different melting points coated with a conductive member having a low melting point with a member having a high melting point as a core. Specifically, copper, a high melting point resin, or the like is used as a spherical core, and this is coated with solder. By using the
そして、本実施形態の圧電発振器10には、上記各構成要素の他、保護部材として絶縁性樹脂であるモールド材からなるモールド部56が備えられる。モールド部56は、その機能上、少なくともIC48およびIC48と配線基板40とを接続する金属ワイヤ50を被覆するように配置される。
The
このような構成の圧電発振器では通常、圧電振動子20と接続部材52との接合には、導電性接着剤や溶融ハンダ等の導電性ペースト54が用いられるが、本実施形態に係る圧電発振器10は、接続部材52に対して導電性ペースト54を塗布することなく電気的接続を図ることが可能となる。すなわち、本実施形態に係る圧電発振器10は、接続部材52の上面を平坦面としたことより、当該平坦面に対して圧電振動子20を搭載し、接続部材52であるハンダを溶融させるだけで、両者の接合を図ることができるのである。なお圧電振動子20の搭載前に、接続部材52の平坦面に、フラックス等の有機系溶剤を塗布しておくことが望ましい。
In the piezoelectric oscillator having such a configuration, a
また、上記構成の圧電発振器10では、配線基板40に圧電振動子20を実装する前に、圧電振動子20の動作チェックや周波数調整を行うと共に、不良の検出も行うことができる。これにより、圧電振動子20を実装した後に不良を発見し、IC48と共に圧電発振器10全体を破棄するという無駄を無くすことができ、製造コストを抑えることにつなげることができる。
Further, in the
なお、上記実施形態では、圧電振動子20を構成するパッケージ26のリッド24を金属により構成し、パッケージベース22をセラミック等の絶縁部材で構成する旨記載した。しかしながら、これらの構成は限定されるものではなく、例えばリッド24をガラス等で構成するようにしても良いし、パッケージベース22を金属等で構成するようにしても良い。ただし、パッケージベース22を金属等の導電性部材で構成する場合には、内部端子、ビアホール、および外部端子32と、パッケージベース22との間に、絶縁部材を介在させるようにする必要がある。
In the above embodiment, it has been described that the
次に、上記のような構成の圧電発振器を製造するための方法に係る第1の実施形態について、図3、図4を参照して説明する。なお、図4は、図3におけるA−A断面の部分拡大図である。 Next, a first embodiment according to a method for manufacturing a piezoelectric oscillator having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 is a partially enlarged view of the AA cross section in FIG.
まず、図3に示すように、複数の配線基板構成領域40bが設けられたシート状の配線基板(シート状基板)40aに対し、配線パターンを形成し、接続パッド42、ボンディングパッド43、および実装用外部端子44を設ける。この際、前記接続パッド42の配置位置は、複数の配線基板構成領域(図3中において破線で囲まれた区画領域)40bを跨ぐ範囲とする(端部における基板構成領域40bを除く)。
First, as shown in FIG. 3, a wiring pattern is formed on a sheet-like wiring board (sheet-like board) 40a provided with a plurality of wiring
次に、シート状基板40aの所定位置に、IC48と、接続部材52としてのハンダボールを実装する。ここで、IC48は、各配線基板構成領域40bの中央付近に載置し、ボンディングパッド43に対してワイヤボンディングを行う。また、ハンダボールは、複数の配線基板構成領域40bを跨ぐ点、すなわち複数の接続パッド42の上に配置する。なお本実施形態では複数の切断線40b1と、それらの切断線40b1と直交する複数の切断線40b2との交点にハンダボールを配置する。そして、ハンダボールの実装は、リフロー工程を得ることにより、ハンダボールの一部を溶融させることにより行えば良い。また、ハンダボールを実装する接続パッド42の周囲には、段差を持って配置された被膜46が存在するため、これをガイドとしてハンダボールを配置すると良い(図4(A))。
Next, the
次に、シート状基板40a上に実装したハンダボールの上側部分をカットして、接続部材52の上面に平坦面を形成する。ハンダボールをカットする方法としては、フライスや研磨機による切削や研削の他、プレス機による押圧といった方法を挙げることができる(図4(B))。
Next, the upper part of the solder ball mounted on the sheet-
次に、平坦面を形成した接続部材52の上面に、ディスペンサ等を介して導電性接着剤、あるいは溶融ハンダ等の導電性ペースト54を塗布し、別途製造しておいた圧電振動子20を搭載する(図4(C),(D))。
Next, a
接続部材52の上面に圧電振動子20を搭載した後、ダイシングによりシート状基板40aを個片に分割する。なお、分割の際、接続部材52としてのハンダボールも、シート状基板40aと共に垂直方向にカットされることとなる。これにより、上面から見た際の占有面積を1/4としたハンダボールを、各接続パッド42に備えることが可能となるのである(図4(E))。
After mounting the
次に、配線基板40と圧電振動子20との間にモールド材を充填してモールド部56を構成する。モールド部56を構成することにより、IC48および金属ワイヤ50(図1等参照)の保護を図る。なお、本工程におけるモールド材の充填方法としては、トランスファーモールド技術を採用すると良い(図4(F))。
Next, a mold material is filled between the
上記のような圧電発振器10の製造方法において、モールド材の充填は、圧電振動子20を搭載した後に行う旨記載した。しかしながら、モールド材によるIC48等の被覆は、圧電振動子20を搭載する前であっても良い。この場合、モールド材はポッティングによりIC20等の電子部品の上面に塗布すれば良い。
In the manufacturing method of the
また、接続部材52と圧電振動子20との接合は、導電性接着剤やハンダ等の導電性ペースト54を利用する旨記載した。しかしながら、前記接合工程は、次のようなものであっても良い。すなわち、配線基板40(シート状基板40a)の上面に実装されたIC48の能動面に、NCP(ノンコンダクティブペースト)を塗布し、このNCPが圧電振動子20の底面に接触するように、かつ圧電振動子20の外部端子32が接続部材52に接するように、圧電振動子20を搭載するのである。NCPは、硬化時の収縮率が高いため、NCPが硬化することによりIC48と圧電振動子20が引き付けられ、外部端子32と接続部材52の上面との強固な接合状態が完成するのである。
In addition, it is described that the
上記のような工程により圧電デバイスを製造することによれば、1つのハンダボールにより4つの接続部材52を賄うことができる。また、図4(A)に示す従来の製造方法で使用されるハンダボールに比べて大きなハンダボールを使用することができるため、その取扱い性が良好となる。さらに、平坦面を形成する箇所は、ハンダボールにおいて最も断面積が大きくなる箇所であることより、導電性ペーストの塗布を安定して行うことも可能となる。
When the piezoelectric device is manufactured by the process as described above, the four
次に、本発明の圧電デバイスの製造方法に係る第2の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、本実施形態に係る製造方法により製造される圧電デバイスも、その構成要素は上述した圧電デバイスと同様である。よって、構成要素を同一とする部分には図面に同一の符号を付することとする。 Next, a second embodiment of the method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the piezoelectric device manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment is the same as the above-described piezoelectric device. Therefore, the same reference numerals are given to the parts having the same components.
まず、上記第1の実施形態と同様に、シート状基板40aに対してIC48と接続部材52としてのハンダボールを実装する(図5(A))。その後、ハンダボールの上面をカットすると共に、シート状基板40aを個片へと分割する。圧電振動子20を搭載する前の段階でシート状基板40aを分割することにより、配線基板40のダイサイズを圧電振動子20のダイサイズよりも小さくすることができるからである(図5(B))。
First, similarly to the first embodiment, the
次に、個片化した配線基板40上の接続部材52の上面に、別途製造された圧電振動子20を搭載する。圧電振動子20の搭載は上述したように、導電性接着剤等の導電性ペースト54を介在させる方法、NCPによる圧着等種々の方法を採ることができる。なお、導電性ペースト54を介在させる方法を選択する場合には、IC48と圧電振動子20との間に形成される隙間に、アンダーフィル材(不図示)を充填しておくと良い。こうすることにより、リフロー工程等の加熱時に、接続部材52としてのハンダボールが溶融した場合であっても、搭載された圧電振動子20がズレや回転を生ずるといった事態を避けることができるからである(図5(C))。
Next, the separately manufactured
圧電振動子20を搭載した後、圧電振動子20と配線基板40とをまとめてモールド材で一体に被覆する。こうすることにより、圧電振動子20と配線基板40との接続部分が外部に露出することが無くなり、湿度等の影響による電気的抵抗の変化、およびこれに伴う発信周波数のズレ等を防ぐことができる。また、圧電振動子20と配線基板40とを一体に被覆することにより、両者の結合状態を強固に保つことが可能となる。
After mounting the
なお、モールド材により圧電振動子20を被覆する際、リッド24の表面部分は露出させるようにすると良い。リッド24の表面部分には、圧電振動子20の周波数や製造ロット等の仕様を示す指標(マーキング)が付されているためである。マーキングは、製品の仕分けや仕様の確認等に利用されるが、黒色のモールド材により被覆されてしまうと、目視不可能になり、製品仕様の確認が困難となるからである。また、圧電振動子のリッド24は、圧電発振器10の最上部に位置することより、当該部分にモールド材を設けないことにより、圧電デバイスとして低背化を図ることもできる。
When the
なお、上記実施形態では、接続部材52としてハンダボールを使用する旨記載しているが、ボール状のものに限らず、円柱状や直方体状等、種々の形態を有するものであっても良い。接続部材52としてこのような形態のものを採用した場合であっても、その取扱い性が向上することに変わりは無く、1つの接続部材52を複数の分割片として使用することで、コスト的にも優位となるからである。
In the above embodiment, it is described that a solder ball is used as the
また、上記実施形態は、圧電デバイスとして発振器を例に挙げて説明したが、例えば加速度センサ等であっても良い。また、上記実施形態では、ICについて、ワイヤボンディングを用いて実装する旨記載した。しかし、実装の方式は特に限定するものでは無く、例えばフリップチップボンディング等により実装する形態であっても良い。 Moreover, although the said embodiment gave and demonstrated the oscillator as an example as a piezoelectric device, for example, an acceleration sensor etc. may be sufficient. In the above-described embodiment, it is described that the IC is mounted using wire bonding. However, the mounting method is not particularly limited, and may be implemented by, for example, flip chip bonding.
また、上記実施形態ではいずれも、ハンダボールを水平方向にカット、あるいは他の方法によりハンダボールの上側に水平面を形成する旨記載した。しかしながら、従来技術に対する課題である接続部材の取扱い性の向上と低コスト化の実現のみを考慮した場合には、本発明に係る圧電デバイスは、図6に示すような形態としても良い。すなわち、単純に接続部材52を垂直方向にのみ切断するという形態である。このような形態であっても、上記課題を解決することができる以上、本発明の技術的範囲に含むことができる。なお、他の構成に関しては上記実施形態と同様であるため、図6に示す圧電デバイス10には、その機能を同一とする箇所に、第1の実施形態に係る圧電デバイスと同じ符号を付している。なおこのような形態とした場合には、ハンダボールを水平方向にカットする工程が不要となる。
In any of the above embodiments, the solder ball is cut in the horizontal direction, or a horizontal plane is formed on the upper side of the solder ball by another method. However, when considering only the improvement of the handling property of the connection member and the realization of the cost reduction, which are problems with the prior art, the piezoelectric device according to the present invention may be configured as shown in FIG. That is, the
10………圧電発振器、20………圧電振動子、22………パッケージベース、24………リッド、26………パッケージ、28………圧電振動片、30………導電性接着剤、32………外部端子、40………配線基板、40a………シート状基板、40b………配線基板構成領域、42………接続パッド、43………ボンディングパッド、44………実装用外部端子、46………被膜、48………IC、48a………パッド、50………金属ワイヤ、52………接続部材、54………導電性ペースト、56………モールド部。 10 ......... Piezoelectric oscillator, 20 ......... Piezoelectric vibrator, 22 ......... Package base, 24 ......... Lid, 26 ......... Package, 28 ......... Piezoelectric vibrating piece, 30 ......... Conductive adhesive 32 ......... External terminals, 40 ......... Wiring substrate, 40a ......... Sheet-like substrate, 40b ......... Wiring substrate configuration region, 42 ......... Connecting pad, 43 ......... Bonding pad, 44 ......... External terminal for mounting, 46 ......... Coating, 48 ......... IC, 48a ......... Pad, 50 ......... Metal wire, 52 ......... Connecting member, 54 ......... Conductive paste, 56 ......... Mold Department.
Claims (8)
複数の配線基板構成領域から成るシート状基板に対し、複数の前記配線基板構成領域を跨ぐ範囲に前記接続端子を形成する工程と、
前記接続部材を複数の前記配線基板構成領域を跨ぐ点に配置する工程と、
前記接続部材を配置した後に、前記シート状基板を個片の前記配線基板に分割する工程とを有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 A wiring board on which electronic components are mounted and a piezoelectric vibrator are provided, and a connection terminal provided on a surface of the wiring board on which the electronic component is mounted and an external terminal of the piezoelectric vibrator are stacked using a connecting member. A method for manufacturing a piezoelectric device comprising:
A step of forming the connection terminals in a range straddling a plurality of the wiring board configuration areas, with respect to a sheet-like board composed of a plurality of wiring board configuration areas;
Arranging the connection member at a point across the plurality of wiring board configuration regions;
And a step of dividing the sheet-like substrate into individual pieces of the wiring substrate after the connection member is arranged.
前記シート状基板を分割する前に、前記金属ボールの上面に水平面を形成する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。 The connecting member is a metal ball,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, further comprising a step of forming a horizontal plane on an upper surface of the metal ball before dividing the sheet-like substrate.
前記接続部材は金属ボールを垂直方向に複数分割した分割片としたことを特徴とする圧電デバイス。 A wiring board having an electronic component mounted thereon and a piezoelectric vibrator are provided, and a connection terminal provided on a surface of the wiring board on which the electronic component is mounted and an external terminal of the piezoelectric vibrator are stacked using a connecting member. A piezoelectric device that
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the connecting member is a divided piece obtained by dividing a metal ball into a plurality of pieces in the vertical direction.
前記圧電振動子と前記配線基板とを樹脂を用いて一体に被覆したことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の圧電デバイス。 The die size of the wiring board is smaller than the die size of the piezoelectric vibrator,
The piezoelectric device according to claim 5 or 6, wherein the piezoelectric vibrator and the wiring board are integrally covered with a resin.
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